190
3 Hardware eingebetteter Systeme
der Dinge sehr wichtig. Die Übertragung der Information kann über einen von vielen
möglichen sogenannten Kanälen erfolgen. Kanäle sind abstrakte Gebilde, die durch
die Eigenschaften der Kommunikation charakterisiert werden, etwa durch die maximale Übertragungsgeschwindigkeit oder die Störparameter. Die Wahrscheinlichkeit
für Fehler bei der Kommunikation wird mit Hilfe von Techniken aus der Kommunikationstheorie berechnet. Die physikalische Grundlage, auf der die Kommunikation
erfolgt, wird als Medium bezeichnet. Wichtige Medienklassen sind etwa drahtlose Medien (Radiowellenübertragung, Infrarot), optische Medien (Lichtwellenleiter)
oder elektrische Leitungen.
Bei der Vielzahl von Klassen eingebetteter Systeme gibt es auch viele unterschiedliche Anforderungen an die Kommunikation. Im Allgemeinen ist das Verbinden von
Hardwarekomponenten eingebetteter Systeme alles andere als einfach. Einige häufig
vorkommende Anforderungen werden im nächsten Unterabschnitt aufgezählt.
3.5.1 Anforderungen
Die folgende Liste beschreibt einige Anforderungen, die bei der Kommunikation
eingehalten werden müssen:
• Echtzeitverhalten: Diese Anforderung hat weitreichende Auswirkungen auf den
Entwurf des Kommunikationssystems. Einige kostengünstige Lösungen, wie etwa
Ethernet, erfüllen diese Anforderung nicht.
• Effizienz: Die Verbindung zweier Hardwarekomponenten kann recht teuer sein.
Beispielsweise ist eine direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindung in einem großen Gebäude nahezu unmöglich. Im Automobilbereich hat sich gezeigt, dass separate
Kabel, welche die Steuereinheiten mit der externen Peripherie verbinden, sehr
teuer und schwer sind. Einzelne Kabel machen es auch schwierig, neue Komponenten anzuschließen. Die Kosten haben auch einen Einfluss auf den Entwurf
der Stromversorgung externer Geräte. Häufig wird eine zentrale Stromversorgung
eingesetzt, um Kosten zu sparen.
• Angemessene Bandbreite und Kommunikationslatenz: Die geforderten Bandbreiten eingebetteter Systeme unterscheiden sich sehr stark. Die zur Verfügung
stehende Bandbreite muss den Anforderungen genügen, ohne das System unnötig
zu verteuern.
• Unterstützung für ereignisgesteuerte Kommunikation: Systeme, die auf dem
regelmäßigen Abfragen von Geräten (sogenanntes Polling) basieren, besitzen ein
sehr gut vorhersagbares Echtzeitverhalten. Die Latenzen können bei dieser Art
der Kommunikation allerdings zu groß sein. Oft wird eine schnelle, ereignisgesteuerte Kommunikation benötigt. Notfallbedingungen sollten beispielsweise
sofort weitergeleitet werden und nicht solange unbemerkt bleiben, bis ein zentrales System alle Geräte nach neuen Nachrichten abfragt.
• Robustheit: Eingebettete Systeme sollen bei extremen Temperaturen oder in der
Nähe von Quellen elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden. Automotoren können extremen Temperaturen ausgesetzt sein, wie beispielsweise einem
3 Hardware eingebetteter Systeme
der Dinge sehr wichtig. Die Übertragung der Information kann über einen von vielen
möglichen sogenannten Kanälen erfolgen. Kanäle sind abstrakte Gebilde, die durch
die Eigenschaften der Kommunikation charakterisiert werden, etwa durch die maximale Übertragungsgeschwindigkeit oder die Störparameter. Die Wahrscheinlichkeit
für Fehler bei der Kommunikation wird mit Hilfe von Techniken aus der Kommunikationstheorie berechnet. Die physikalische Grundlage, auf der die Kommunikation
erfolgt, wird als Medium bezeichnet. Wichtige Medienklassen sind etwa drahtlose Medien (Radiowellenübertragung, Infrarot), optische Medien (Lichtwellenleiter)
oder elektrische Leitungen.
Bei der Vielzahl von Klassen eingebetteter Systeme gibt es auch viele unterschiedliche Anforderungen an die Kommunikation. Im Allgemeinen ist das Verbinden von
Hardwarekomponenten eingebetteter Systeme alles andere als einfach. Einige häufig
vorkommende Anforderungen werden im nächsten Unterabschnitt aufgezählt.
3.5.1 Anforderungen
Die folgende Liste beschreibt einige Anforderungen, die bei der Kommunikation
eingehalten werden müssen:
• Echtzeitverhalten: Diese Anforderung hat weitreichende Auswirkungen auf den
Entwurf des Kommunikationssystems. Einige kostengünstige Lösungen, wie etwa
Ethernet, erfüllen diese Anforderung nicht.
• Effizienz: Die Verbindung zweier Hardwarekomponenten kann recht teuer sein.
Beispielsweise ist eine direkte Punkt-zu-Punkt-Verbindung in einem großen Gebäude nahezu unmöglich. Im Automobilbereich hat sich gezeigt, dass separate
Kabel, welche die Steuereinheiten mit der externen Peripherie verbinden, sehr
teuer und schwer sind. Einzelne Kabel machen es auch schwierig, neue Komponenten anzuschließen. Die Kosten haben auch einen Einfluss auf den Entwurf
der Stromversorgung externer Geräte. Häufig wird eine zentrale Stromversorgung
eingesetzt, um Kosten zu sparen.
• Angemessene Bandbreite und Kommunikationslatenz: Die geforderten Bandbreiten eingebetteter Systeme unterscheiden sich sehr stark. Die zur Verfügung
stehende Bandbreite muss den Anforderungen genügen, ohne das System unnötig
zu verteuern.
• Unterstützung für ereignisgesteuerte Kommunikation: Systeme, die auf dem
regelmäßigen Abfragen von Geräten (sogenanntes Polling) basieren, besitzen ein
sehr gut vorhersagbares Echtzeitverhalten. Die Latenzen können bei dieser Art
der Kommunikation allerdings zu groß sein. Oft wird eine schnelle, ereignisgesteuerte Kommunikation benötigt. Notfallbedingungen sollten beispielsweise
sofort weitergeleitet werden und nicht solange unbemerkt bleiben, bis ein zentrales System alle Geräte nach neuen Nachrichten abfragt.
• Robustheit: Eingebettete Systeme sollen bei extremen Temperaturen oder in der
Nähe von Quellen elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden. Automotoren können extremen Temperaturen ausgesetzt sein, wie beispielsweise einem